Упрощенная схема диодного смесителя

11 октября 2021

В радиолюбительской литературе можно встретить схему упрощенного диодного смесителя. В отличие от диодного кольцевого смесителя он имеет только один трансформатор вместо двух. Возникает закономерный вопрос — почему бы всегда не использовать более простую, а также более дешевую и компактную схему?

Схема в среднем выглядит так:

Схема одинарного балансного диодного кольцевого смесителя

Это называется одинарный балансный диодный смеситель (single balanced diode mixer). Потенциометр RV1 позволяет добится лучшего подавления LO на выходе смесителя. Некоторые радиолюбители обходятся без него. Резистор R1 иногда тоже не ставят, а кто-то использует вместо него катушку индуктивности. Я попробовал использовать как резистор, так и катушку, а также не использовать ничего. Каких-то изменений в работе схемы замечено не было. В окончательном варианте был оставлен резистор, чтобы диоды имели хоть какой-то контакт с землей.

Принцип действия схемы такой же, как у диодного кольцевого смесителя. Когда ток течет из LO в трансформатор, на вторичной обмотке течет противофазный ток, через диоды D1 и D2. Диоды открыты по ВЧ, и сигнал может течь с порта RF на порт IF. Когда же ток пытается течь в LO из трансформатора, диоды закрываются. Таким образом, RF умножается то на 1, то на 0, что эквивалентно умножению на меандр, чья частота равна частоте LO.

Подаем 15 МГц с уровнем 7 dBm на LO, 3 МГц с уровнем 0 dBm на RF, и на IF видим такую картину:

Выход одинарного балансного диодного кольцевого смесителя

Все как положено, 15±3 МГц на выходе, плюс некоторое количество побочных продуктов.

А вот для сравнения выход двойного балансного диодного кольцевого смесителя при тех же условиях:

Выход двойного балансного диодного кольцевого смесителя

Вносимые потери на 5.4 dB ниже, побочные продукты по четным гармоникам LO почти отсутствуют, а уровень RF на выходе подавлен на 40+ dB. Стоит также отметить, что упрощенный смеситель плохо согласован с 50 Ом. В трансивере uBITX для лучшего его согласования применена пара аттенюаторов на 4 и 6 dB.

Тот факт, что диодный кольцевой смеситель называется двойным балансным, как раз отражает тот факт, что на выходе IF подавлены как RF, так и LO. Упрощенный смеситель является одинарным балансным, то есть, на его выходе подавлено что-то одно, в данном случае — LO. Бывают также небалансные смесители, на выходе которых не подавлен ни один из входов.

Хотя схема и имеет недостатки, знать про нее все же полезно. Субъективно, для какого-нибудь простого и/или компактного трансивера прямого преобразования это прямо то, что нужно.

Метки: , , .